雕刻机改装成3D打印机部分教程

梁嘉琪2013

关于[color=#444444 !important]3D打印机的传动比

; M; V9 e+ e8 a, N) C1. 背景介绍国内的雕刻机用户比较多，我们可以在MakerBot的Firmware的基础上，改为使用雕刻机的结构。从而把现有的雕刻机改装成3D打印机。本文介绍了如何调整工作台的传动比，以及挤出机的传动比。我使用的PCB是GEN3的，所有资料包括原理图、PCB图、光绘文件Gerber等等，都可以在Reprap官方的资料库或者Makerbot的资料库中找到。具体链接可以在http://www.harryleo.cn上面找到。或者，你也可以直接跟我联系。
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. _% t( a) m+ [$ O/ X+ @5 _2. XYZ传动比计算方法
2.1 如何计算XYZ的传动比计算方法(公式)=(步进电机旋转1圈的标准脉冲数*驱动器细分数)/丝杠导程(导程也就是螺距，如果丝杠不是直接连接电机而是通过减速后连接则计算结果还需要再乘以减速比)。例如：1.8度/脉冲的步进电机旋转1圈需要360/1.8度=200个脉冲。驱动器使用8细分，丝杠导程为2.5mm。  Steps per mm =200*8/2.5=640个脉冲
# u  J# d) n+ L6 g2.2 Makerbot的设置Makerbot的步进电机驱动板（缩写：SMD）使用的是SMD2.3，驱动IC是A3982，其细分如下：
6 d9 g' N' a& k$ |: i查SMD2.3的原理图可见，其MS1是直接为高电平（H），是用的2细分的。

0 k( y( K" c! s$ J8 g
, ?' U/ H( M/ D0 q* b/ S) E7 Q5 Z实物图片：

  x, {! W0 ~6 G
Host software里面的设置：在repG-0024的安装目录里面，machines目录下面的xml文件中，有如下代码
! N1 @# N2 J7 X<geometry type="cartesian"><!-- different pulleys on X and Y axii --><axis id="x" length="100" maxfeedrate="5000" stepspermm="11.767463" endstops="min"/> <axis id="y" length="100" maxfeedrate="5000" stepspermm="11.767463" endstops="min"/><axis id="z" length="100" maxfeedrate="150" stepspermm="320" endstops="min"/></geometry>
) h! f5 E- ]  P: O; x- c! e! b4 p2.3 修改后的设置首先，我们使用的雕刻机的工作台，用的是1.8度/脉冲的步进电机，旋转1圈需要360/1.8度=200个脉冲。丝杠导程为5mm。现在我们使用SMD3.0，使用的驱动IC是：A3977，查datasheet：Table 1. Microstep Resolution Truth Table
2 A; t) n+ ^4 c1 M) q8 T! |
+ a- J# U3 m8 ]而SMD3.0的原理图中（左边），MS1和MS2带上拉，但是都是受MB1.2（主板的缩写）的控制的。第8脚和第9脚。MB1.2中（右边）8脚接地，9脚接地。查上表，即可得知，它是Full step的。
0 Z& [( _8 f' k$ ^
/ o* H& b' }$ J% ~; h# b! F& q" ~
根据我们的需要，把它改成8细分的。断开从主板（MB）到步进电机驱动板（SMD3.0）之间的10芯扁平信号线中的8,9两条线即可。这样，我们可以计算出Steps per mm =200*8/5=320个脉冲。也就是说，我们的工作台移动1mm，需要320个脉冲。
$ G9 Q1 E' f+ E/ k" v- w修改 machines目录下面的xml文件：
<geometry type="cartesian">
<!-- different pulleys on X and Y axii -->
; ]; V6 Q2 ^0 S6 O<axis id="x" length="260" maxfeedrate="1200" stepspermm="320" endstops="min"/>
: e. j8 k; j! A& G' L& P4 L9 h<axis id="y" length="260" maxfeedrate="1200" stepspermm="320" endstops="min"/>
% t" l0 T2 S* U, m$ x<axis id="z" length="90" maxfeedrate="1200" stepspermm="320" endstops="min"/>
9 l' b7 Z7 x+ \  w$ @& m' r1 I6 D. ]</geometry>

% n" r* n2 g$ I实物图片如下：

1 c; ]' E/ H3 E5 B
6 X2 |2 a1 E+ ]* z% {6 r
! ]* v( A: }( G: `3.挤出机的传动比设置
3.1 背景介绍
  挤出机是3D打印机中最重要的部分，我们需要计算出步进电机的每一步可以挤出来多少料。现在我用的挤出齿是直径12mm的铜棒做的。齿可以用丝攻加工出来。攻丝完成后大概是11mm左右。
6 }. X; _. \! d( H


    如果不打滑，则步进电机转一圈，ABS丝前进大概是3.14*11mm = 34.54mm。同样，是1.8°的步进电机，200步转一圈。8细分，就是步进马达的轴需要1600个脉冲才能走一圈。因为挤出力度不够，我加了个1:5.2的行星减速器。则驱动齿走一圈需要200*8*5.2=8320个脉冲。这样可以算出，大概240.88个脉冲（8320/34.54）可以走1mm。


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& u: d8 y+ h9 A0 u" I3.2 RepRap的设置
RepRap的设置,在reprap.xml文件中:
   <tools>
          <tool name="Stepper-based extruder" type="extruder" material="abs" motor="true"
2 l$ r7 v0 Y1 W' x, w- hfloodcoolant="false" mistcoolant="false" fan="true" valve="false" collet="false" heater="true"
  M' _5 |! p" u1 s' Q# C' u8 O6 f& Dmotor_steps="200" heatedplatform="true" />
2 x# }# W' A; v( o3 s   </tools>
3.3 修改后的设置
   <tools>
& ^% Q; f* Q: b. E          <tool name="stepper extruder" type="extruder" material="abs" motor="true" floodcoolant="false"
0 A/ ^2 p1 ]2 v1 j3 M2 Zmistcoolant="false" fan="false" valve="false" collet="false" heater="true" motor_steps="8320"
heatedplatform="false"/>
/ Z# ]4 w5 R; j! \$ L   </tools>


4. 结论
/ {" S  S, i3 O: p/ c' B+ S- d    通过这样设置，完全可以使用ReplicatorG-0024来控制CNC改装的3D打印机。当然，skeinforge里面的设置还需要细调——这需要另外一份文件来说明了。